La sintesi proteica è un processo importante in tutte le cellule eucariotiche, poiché la proteina forma componenti strutturali di ogni cellula ed è essenziale per la vita. La proteina è spesso chiamata l'elemento costitutivo delle cellule. Esistono tre forme principali di RNA: RNA messaggero, RNA transfer e RNA ribosomiale. Il DNA controlla tutte le attività della cellula ed è sintetizzato quando la cellula ha bisogno di più proteine. Piccoli frammenti di DNA vengono trasformati in RNA attraverso il processo di sintesi proteica.
L'RNA è fatto di DNA?
Quando una cellula segue le sue istruzioni genetiche, copia una porzione del DNA come gene per trasformarlo in un nucleotide di RNA. L'RNA differisce dal DNA in due modi distinti. I nucleotidi dell'RNA sono costituiti dallo zucchero ribosio e sono chiamati ribonucleotidi. Il DNA ha desossiribosio come contenuto di zucchero. L'RNA ha le stesse basi del DNA di adenina, guanina e citosina, ma ha la base o uracile invece della timina che è nel DNA. La struttura del DNA e dell'RNA è molto diversa, poiché il DNA è un'elica a doppio filamento e l'RNA è a filamento singolo. Le catene di RNA possono ripiegarsi in un'ampia varietà di molte forme nello stesso modo in cui una catena polipeptidica si ripiega per formare la forma finale di una proteina.
Quanti tipi principali di RNA esistono?
Esistono tre tipi principali di RNA che vengono prodotti come molecole nel nucleo delle cellule umane e animali. L'RNA si trova anche nel citoplasma di una cellula. Il citoplasma di una cellula è tutto il contenuto al di fuori del nucleo racchiuso dalla membrana cellulare individuale. I tre principali tipi di RNA sono RNA messaggero, RNA transfer e RNA ribosomiale o rRNA. Ciascuno dei tre tipi di RNA ha un ruolo distinto nella sintesi proteica di trascrizione, decodifica e traduzione del codice genetico che inizia con il DNA.
Qual è il processo di sintesi proteica?
La trascrizione è il primo passo della sintesi proteica in cui l'RNA messaggero svolge un ruolo molto importante. L'RNA messaggero è instabile e non vive a lungo in una cellula per garantire che le proteine vengano prodotte solo quando sono necessarie per la crescita o la riparazione delle cellule. La trascrizione è quando l'informazione genetica all'interno del DNA di una cellula viene trasformata in un messaggio sotto forma di RNA. Le proteine dei fattori di trascrizione svolgono il filamento di DNA per consentire all'enzima RNA polimerasi di trascrivere un singolo filamento di DNA. Il DNA è costituito da quattro basi nucleotidiche di adenina, guanina, citosina e timina. Sono combinati in coppie di adenina più guanina e citosina più timina. Quando l'RNA trascrive il DNA in una molecola di RNA messaggero, l'adenina si accoppia con l'uracile e la citosina si accoppia con la guanina. Al termine del processo di trascrizione, l'RNA messaggero viene trasportato fuori dal nucleo e nel citoplasma.
Il prossimo è il processo di traduzione, durante il quale l'RNA di trasferimento svolge un ruolo importante nella sintesi proteica. L'RNA di trasferimento è il tipo più piccolo di RNA e di solito è lungo da 70 a 90 nucleotidi. Traduce il messaggio all'interno delle sequenze nucleotidiche dell'RNA messaggero in sequenze di amminoacidi. Gli amminoacidi si legano con altri amminoacidi per formare le proteine, necessarie per tutte le funzioni cellulari. Le proteine sono formate da un insieme di 20 amminoacidi. L'RNA di trasferimento ha la stessa forma di un quadrifoglio con tre anelli di forcina. L'RNA di trasferimento ha un sito di attacco dell'amminoacido su un'estremità e una sezione nell'ansa centrale chiamata sito anticodone. Il sito dell'anticodone riconosce i codoni sull'RNA messaggero. Un codone ha tre basi nucleotidiche continue che creano un amminoacido e segnalano la fine del processo di traduzione. L'RNA di trasferimento e i ribosomi leggono i codoni dell'RNA messaggero per produrre una catena polipeptidica, che subisce diversi cambiamenti prima di poter diventare una proteina pienamente funzionante.
L'RNA ribosomiale (o rRNA) ha una funzione specifica. I ribosomi sono costituiti da proteine ribosomiali e RNA ribosomiale. L'RNA ribosomiale costituisce circa il 60% della massa del ribosoma. Di solito sono composti da una subunità grande e da una subunità piccola. Le subunità sono sintetizzate nel nucleo dal nucleolo. I ribosomi sono di natura unica, poiché contengono un sito di legame per l'RNA messaggero e due siti di legame per l'RNA di trasferimento nella posizione dell'RNA nella subunità ribosomiale grande. Una piccola subunità ribosomiale si lega a una molecola di RNA messaggero e contemporaneamente a un RNA di trasferimento iniziatore riconosce e si lega a una certa sequenza di codoni sulla stessa molecola di RNA ribosomiale durante traduzione. Successivamente, la funzione dell'rRNA include una grande subunità ribosomiale che si unisce al complesso appena formato quindi entrambe le subunità ribosomiali viaggiano lungo la molecola di RNA messaggero mentre traducono i codoni nell'intera catena polipeptidica mentre passano sopra loro. L'RNA ribosomiale crea i legami peptidici tra gli amminoacidi nella catena polipeptidica. Quando viene raggiunto un codone di terminazione sulla molecola di RNA messaggero, il processo di traduzione terminerà e la catena polipeptidica verrà rilasciata da la molecola di RNA di trasferimento in quel momento il ribosoma si divide nuovamente nelle subunità grandi e piccole come erano all'inizio della traduzione fase.
Quanto dura il processo di sintesi proteica?
Il processo dal DNA all'RNA e il prodotto delle proteine può avvenire a una velocità sorprendentemente elevata. L'RNA viene rilasciato quasi immediatamente quando si separa dal filamento di DNA. In questo modo, molte copie di RNA possono essere ottenute dallo stesso identico gene in un breve lasso di tempo. La sintesi di ulteriori molecole di RNA può essere avviata prima che il primo RNA sia completato in modo che possa produrre rapidamente RNA. Quando le molecole di RNA si susseguono da vicino, ciascuna di esse può muoversi di circa 20 nucleotidi al secondo nell'uomo e negli animali. Oltre 1.000 trascrizioni possono avvenire in un'ora da un singolo gene.
Che cos'è l'esaurimento dell'rRNA?
L'esaurimento dell'RNA ribosomiale è il componente più abbondante nell'RNA, poiché comprende la maggior parte di oltre l'80-90 percento del totale dell'RNA in una cellula. La deplezione dell'RNA ribosomiale si verifica quando l'rRNA viene parzialmente rimosso da un intero campione di RNA in modo da studiare meglio la reazione di sequenziamento dell'RNA per concentrarsi sulle altre due parti di un campione di RNA nel trascrizione.
Quali sono gli altri tipi di RNA prodotti nelle cellule?
Ci sono altri tre tipi aggiuntivi di RNA che possono essere prodotti nelle cellule. Funzione di piccoli RNA nucleari in una varietà di processi del nucleo come lo splicing degli RNA pre-messaggeri. Il piccolo RNA nucleolare elabora e modifica chimicamente l'RNA ribisomale. Altri tipi di RNA che sono unità non codificanti servono a funzionare nei processi cellulari come i telomeri sintesi, inattivando il cromosoma X e trasportando le proteine al reticolo endoplasmatico per una buona cellula Salute.
Cosa sono i virus a RNA?
Un virus a RNA ha un nucleo di materiale genetico ottenuto dal DNA di una cellula. Di solito ha un capside protettivo di proteine e un involucro lipidico per una protezione ancora maggiore. Un virus a RNA si attacca a una cellula ospite, la penetra, riproduce il materiale genetico e crea il capside protettivo che poi emerge dalla cellula. I virus a RNA immagazzinano il materiale genetico dell'RNA e non del DNA.
Tutte le cellule sane immagazzinano materiale genetico nel DNA. L'RNA viene utilizzato solo quando il DNA viene replicato per formare l'RNA e sintetizzare le proteine necessarie a una cellula sana per vivere. Il DNA è molto più stabile dell'RNA, quindi il DNA commette pochissimi errori quando le cellule si dividono, tuttavia l'instabilità dell'RNA e la sua replicazione può commettere molti errori e può persino interagire con se stesso per moltiplicarsi un virus. L'RNA può commettere fino a un errore su 10.000 nucleotidi ogni volta che viene copiato. È anche molto meno in grado di correggere gli errori genetici rispetto al DNA. Quando un sistema immunitario impara a riconoscere un virus, forma anticorpi per combattere il virus. I virus possono mutare in modo che il sistema immunitario non possa riconoscerlo e quindi può moltiplicarsi. Ciò consente ai virus a RNA di diffondersi molto più rapidamente rispetto ai virus a DNA.
Un virus che sopravvive può riprodursi in nuove cellule attraverso la sequenza di RNA e produrre migliaia di cellule che riproduce contenenti il virus. I virus a RNA si evolvono più velocemente di qualsiasi organismo vivente reale. Alti tassi di mutazione delle cellule infette da virus RNA non minacciano la sopravvivenza del virus.
Esistono due tipi di virus a RNA. Possono essere a singolo filamento o a filamento di senso o accoppiati come filamenti antisenso. I virus RNA antisenso a doppio filamento devono prima cambiare e tradursi in RNA senso a filamento singolo. Ciò consente alla cellula ospite di essere in una forma leggibile dai ribosomi. Il virus dell'influenza A mantiene gli enzimi necessari vicino al nucleo dell'acido nucleico del virus. Quando cambia da RNA antisenso a RNA senso, può essere letto dai ribosomi nella cellula per costruire proteine virali e replicarsi.
Alcuni virus a RNA memorizzano le loro informazioni in un filamento sensoriale in modo che possano essere lette direttamente dai ribosomi della cellula e funzionino come un normale RNA messaggero. In questo caso, i ribosomi sintetizzano il trascritto di RNA e creano una cellula virale antisenso in modo che possa usalo come modello per sintetizzare più RNA virali insieme alle proteine necessarie affinché le cellule vivere. Uno dei virus più mortali di questo tipo è l'epatite C.
Esempi di retrovirus sono l'HIV e l'AIDS. Conservano il loro materiale genetico sotto forma di RNA ma usano l'enzima di trascrizione inversa per trasformare il loro RNA in DNA nella cellula infetta. Ciò consente di eseguire molte copie nelle cellule ospiti in modo che il virus possa infettare rapidamente una grande quantità di cellule.
Anche i coronavirus sono virus a RNA. Infettano principalmente il tratto respiratorio superiore e gastrointestinale nell'uomo. SARS-CoV è un virus grave che infetta il tratto respiratorio superiore e il tratto respiratorio inferiore e include anche disturbi gastrointestinali. I coronavirus sono una percentuale significativa di tutti i comuni raffreddori. I rinovirus sono la principale causa del comune raffreddore. I conronavirus possono anche portare alla polmonite.
La SARS è una sindrome respiratoria acuta grave e contiene geni RNA che mutano molto lentamente. La SARS è trasmessa da goccioline respiratorie nell'aria da starnuti o tosse per infettare gli altri.
Le infezioni da Norovirus sono diventate famose per essere apparse sulle navi da crociera e per essere chiamate virus simili a Norwalk. Questi causano la gastroenterite e si trasmette da persona a persona per via oro-fecale. Se una persona infetta sta lavorando in una cucina, può contaminare il cibo avendo il virus sulle mani e senza indossare i guanti.